波導(dǎo)構(gòu)造、印刷電路板及電子裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)為2009年6月22日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?00910146207. 9的、發(fā)明名稱為"使 用了波導(dǎo)構(gòu)造的天線及印刷電路板"的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及到一種傳送微波及毫米波等電磁波的波導(dǎo)構(gòu)造，尤其涉及到抑制特定 頻率帶域的電磁波傳播的電磁帶隙（EBG)構(gòu)造。本發(fā)明特別涉及到使用波導(dǎo)構(gòu)造的天線及 印刷電路板、具有印刷電路板的電子裝置。
[0003] 本申請(qǐng)要求日本專利申請(qǐng)?zhí)卦?009-041356號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容引用到本說 明書中。
【背景技術(shù)】
[0004] 關(guān)于抑制特定頻率帶域的電磁波傳送的波導(dǎo)構(gòu)造、印刷電路板及天線，已經(jīng)開發(fā) 了各種技術(shù)，并公開于各種文獻(xiàn)。
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :美國專利申請(qǐng)公開，US2005/0195051A1
[0006] 專利文獻(xiàn)2 :美國專利申請(qǐng)公開，US2005/0205292A1
[0007] 專利文獻(xiàn)3 :美國專利申請(qǐng)公開，US2007/0176827A1
[0008] 近些年來，提出了通過重復(fù)排列導(dǎo)體片（Patch)來人工控制電磁波的頻率分散的 方法。這種構(gòu)造中，將頻率分散中具有帶隙的構(gòu)造稱為EBG構(gòu)造，其有望作為印刷基板、器 件封裝基板中抑制多余噪聲的傳播的過濾器而使用。
[0009] 專利文獻(xiàn)1公開了一種用于抑制在平行平板之間傳播的噪聲的EBG構(gòu)造。該EBG 構(gòu)造設(shè)置在平行平板之間的第3層，具有分路，該分路包括：導(dǎo)體片，在與平行平板的一方 導(dǎo)體板之間具有電容；和導(dǎo)體孔，連接上述導(dǎo)體片和平行平板的另一方導(dǎo)體板，該分路沿著 平行平板按一維或二維重復(fù)配置。根據(jù)該EBG構(gòu)造，在分路為電感性的頻帶中出現(xiàn)帶隙，因 此能夠通過控制分路的LC串聯(lián)共振頻率而設(shè)定帶隙。
[0010] 在上述EBG構(gòu)造中，為了確保足夠的電容、電感，需要增大導(dǎo)體片的面積，或延長(zhǎng) 導(dǎo)體孔，難以實(shí)現(xiàn)小型化。
[0011] 專利文獻(xiàn)2公開了在表面上安裝芯片電容器而并聯(lián)到導(dǎo)體板和導(dǎo)體片之間的構(gòu) 造。該構(gòu)造用于不增大導(dǎo)體片的面積而增加電容。
[0012] 在如專利文獻(xiàn)2那樣使用芯片電容時(shí)，部件數(shù)量增加，因此制造成本也增加。
[0013] 鑒于以上情況，本申請(qǐng)發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，需要以低成本實(shí)現(xiàn)不使用芯片部件、能夠?qū)?現(xiàn)小型化的EBG構(gòu)造（波導(dǎo)構(gòu)造）及印刷電路板。
[0014] 并且，一直以來對(duì)微波/毫米波的平面天線進(jìn)行著開發(fā)，尤其是開發(fā)了使用超材 料（Metamaterial)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)小型化及低頻化的天線構(gòu)造。上述技術(shù)有益于收發(fā)微波/ 毫米波帶域的電磁波的無線通信設(shè)備的小型化。
[0015] 在電介質(zhì)等介質(zhì)中傳播的電磁波的波數(shù)（或波長(zhǎng)）和頻率的關(guān)系稱為介質(zhì)的分散 特性。近年來，提出了通過重復(fù)排列導(dǎo)體圖案、導(dǎo)體構(gòu)造來人工控制在構(gòu)造中傳播的電磁波 的分散特性的超材料技術(shù)，并在各領(lǐng)域中進(jìn)行了工程應(yīng)用的研究。
[0016] 提出了利用該超材料技術(shù)使天線小型化的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)3中公開了一種利用 了根據(jù)動(dòng)作頻率體現(xiàn)右旋類、左旋類的性質(zhì)的右旋/左旋復(fù)合（compositeright-handed orleft-handed:CRLH)原理的小型天線構(gòu)造。
[0017] 專利文獻(xiàn)3公開的天線采用了重復(fù)配置單位單元構(gòu)造的CRLH線路構(gòu)造，利用了上 述CRLH線路的左旋類頻率區(qū)域的線路長(zhǎng)度共振，上述單位單元構(gòu)造包括：導(dǎo)體板；與導(dǎo)體 板平行配置的導(dǎo)體片；以及連接導(dǎo)體板和導(dǎo)體片的導(dǎo)體孔。在通常的介質(zhì)（右旋類介質(zhì)） 中，頻率越低電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，因此天線構(gòu)造變得大型化。在左旋類介質(zhì)中，頻率越低電 磁波的波長(zhǎng)越短，因此可實(shí)現(xiàn)天線的小型化。
[0018] 在專利文獻(xiàn)3中，為了使作為左旋類介質(zhì)而動(dòng)作的頻帶低頻化，在導(dǎo)體板和導(dǎo)體 片之間設(shè)置導(dǎo)體單元，增加相鄰的導(dǎo)體片之間的電容。并且為了實(shí)現(xiàn)同樣的目的，在導(dǎo)體板 的導(dǎo)體孔連接部附近設(shè)置狹縫，形成共面線，從而增加導(dǎo)體板和導(dǎo)體片之間的電感。
[0019] 本申請(qǐng)的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，專利文獻(xiàn)3這樣的通過重復(fù)構(gòu)造實(shí)現(xiàn)的左旋類介質(zhì)必然 存在截止頻率，在截止頻率以下的頻帶中，無法作為天線而動(dòng)作。因此，在利用了左旋類介 質(zhì)的專利文獻(xiàn)3的天線構(gòu)造中，低頻化存在界限。因此在現(xiàn)有技術(shù)中，難以實(shí)現(xiàn)以低頻動(dòng)作 的小型天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 本發(fā)明的目的在于解決上述課題，或至少對(duì)其進(jìn)行部分改善。
[0021] 本發(fā)明涉及到一種由按一維或二維重復(fù)配置的多個(gè)單位單元構(gòu)成的天線或印刷 電路板。并且，本發(fā)明涉及到一種具有天線及/或印刷電路板的電子裝置。
[0022] 單位構(gòu)造具有：平行配置的第1導(dǎo)體板及第2導(dǎo)體片；供電部，向第1導(dǎo)體板和第 2導(dǎo)體板之間輸入高頻信號(hào)；以及排列于第2導(dǎo)體板的至少一個(gè)分路，由具有開路端的傳送 線路和導(dǎo)體孔構(gòu)成，上述傳送線路配置在第2導(dǎo)體板的上側(cè)或下側(cè)的平面上，上述導(dǎo)體孔 電連接傳送線路和第1導(dǎo)體板。
[0023] 或者，單位構(gòu)造具有：平行配置的第1導(dǎo)體板及第2導(dǎo)體板；供電部，向第1導(dǎo)體板 和第2導(dǎo)體板之間輸入高頻信號(hào)；以及排列于第2導(dǎo)體板的至少一個(gè)分路，由具有開路端的 傳送線路和導(dǎo)體孔構(gòu)成，上述傳送線路配置在第1導(dǎo)體板的上側(cè)或下側(cè)的平面上，上述導(dǎo) 體孔電連接傳送線路和第2導(dǎo)體板。
[0024] 關(guān)于上述本發(fā)明的特征及作用，通過參照【附圖說明】?jī)?yōu)選實(shí)施例，可進(jìn)一步明確。
【附圖說明】
[0025] 圖1是用于說明本發(fā)明的第1實(shí)施例涉及的波導(dǎo)構(gòu)造的EBG構(gòu)造的剖視圖。
[0026] 圖2是和第1實(shí)施例的波導(dǎo)構(gòu)造對(duì)應(yīng)的EBG構(gòu)造的俯視圖。
[0027] 圖3是表示EBG構(gòu)造的等效電路的電路圖。
[0028] 圖4是對(duì)EBG構(gòu)造中的導(dǎo)納的虛部進(jìn)行繪圖后的圖表。
[0029] 圖5是表示在EBG構(gòu)造中傳播的電磁波的插入損失相關(guān)的計(jì)算結(jié)果的圖表。
[0030] 圖6是表示包括層疊在傳送線路上的其他電介質(zhì)層的EBG構(gòu)造的剖視圖。
[0031] 圖7A是表示螺旋形狀的傳送線路的俯視圖。
[0032] 圖7B是表示蜿蜓形狀的傳送線路的俯視圖。
[0033] 圖8是表示避開部件X來配置傳送線路的EBG構(gòu)造的俯視圖。
[0034] 圖9是用于說明本發(fā)明的第2實(shí)施例涉及的波導(dǎo)構(gòu)造的EBG構(gòu)造的剖視圖。
[0035] 圖10是圖9所示的EBG構(gòu)造的變形例涉及的剖視圖。
[0036] 圖11是用于說明本發(fā)明的第3實(shí)施例涉及的波導(dǎo)構(gòu)造的EBG構(gòu)造的剖視圖。
[0037] 圖12是圖11所示的EBG構(gòu)造的變形例涉及的剖視圖。
[0038] 圖13是用于說明本發(fā)明的第4實(shí)施例涉及的波導(dǎo)構(gòu)造的EBG構(gòu)造的剖視圖。
[0039] 圖14是用于說明本發(fā)明的第4實(shí)施例涉及的波導(dǎo)構(gòu)造的等效電路圖。
[0040] 圖15是表示以第2實(shí)施例涉及的EBG構(gòu)造為基礎(chǔ)的第4實(shí)施例的第1變形例的 剖視圖。
[0041] 圖16是表示以第3實(shí)施例涉及的EBG構(gòu)造為基礎(chǔ)的第4實(shí)施例的第2變形例的 剖視圖。
[0042] 圖17是用于說明本發(fā)明的第5實(shí)施例涉及的波導(dǎo)構(gòu)造的EBG構(gòu)造的剖視圖。
[0043] 圖18是圖17所示的EBG構(gòu)造的俯視圖。
[0044] 圖19是表示根據(jù)圖15所示的EBG構(gòu)造做成的第5實(shí)施例的變形例的剖視圖。
[0045] 圖20是表示具有螺旋形狀的傳送線路的第5實(shí)施例的其他變形例的俯視圖。
[0046] 圖21是表示內(nèi)置了本發(fā)明的第6實(shí)施例涉及的EBG構(gòu)造的印刷電路板的俯視圖。
[0047] 圖22是圖21所示的印刷電路板的剖視圖。
[0048] 圖23是表示第6實(shí)施例的變形例的俯視圖。
[0049] 圖24是表示本發(fā)明的第7實(shí)施例涉及的印刷電路板的俯視圖。
[0050] 圖25是表示將二種EBG構(gòu)造在噪聲傳播方向上交互配置而形成的第7實(shí)施例的 第1變形例的俯視圖。
[0051] 圖26是表示將二種EBG構(gòu)造在噪聲傳播方向上格子花紋地配置而形成的第7實(shí) 施例的第2變形例的俯視圖。
[0052] 圖27是表示第1實(shí)施例的變形例的局部俯視圖。
[0053] 圖28是表示第2實(shí)施例的變形例的剖視圖。
[0054] 圖29是表示本發(fā)明的第8實(shí)施例涉及的天線的透視圖。
[0055] 圖30是從Z軸方向觀察的天線的俯視圖。
[0056] 圖31是透視導(dǎo)體片而從Z軸方向觀察的天線的俯視圖。
[0057] 圖32是天線中含有的導(dǎo)體板的俯視圖。
[0058] 圖33是圖30至圖31的A-A方向剖視圖。
[0059] 圖34是圖30至圖31的B-B方向剖視圖。
[0060] 圖35是表示圖29的天線中適用的超材料構(gòu)造的等效電路的電路圖。
[0061 ]圖36是表示超材料構(gòu)造的分散特性的圖表。
[0062] 圖37是表示與圖29的天線的S參數(shù)相關(guān)的三維電磁分析結(jié)果的圖表。
[0063] 圖38是表示在圖29的天線的第1帶的第1共振頻率下與放射指向性相關(guān)的電磁 分析結(jié)果的圓形坐標(biāo)圖。
[0064] 圖39是表示在圖29的天線的第2帶的第1共振頻率下與放射指向性相關(guān)的電磁 分析結(jié)果的圓形坐標(biāo)圖。
[0065] 圖40是表示導(dǎo)體片中的分路的4X2排列的俯視圖。
[0066] 圖41是表示導(dǎo)體片中的分路的4X1排列的俯視圖。
[0067] 圖42是表示導(dǎo)體片上形成有一個(gè)分路的情況的俯視圖。
[0068] 圖43是表示形成有直線形狀的傳送線路的導(dǎo)體片的俯視圖。
[0069] 圖44是表示傳送線路的分支的局部俯視圖。
[0070] 圖45是表示長(zhǎng)方形的導(dǎo)體片的俯視圖。
[0071] 圖46是將圖33所示的導(dǎo)體孔更換為貫通孔的剖視圖。
[0072] 圖47是表示從Z軸方向觀察的本發(fā)明的第9實(shí)施例涉及的天線的俯視圖。
[0073] 圖48是從Z軸方向觀察的去除傳送線路后的天線的俯視圖。
[0074] 圖49是圖47的天線中含有的導(dǎo)體板的俯視圖。
[0075] 圖50是圖47至圖49的A-A方向剖視圖。
[0076] 圖51是圖47至圖49的B-B方向剖視圖。
[0077] 圖52是本發(fā)明的第10實(shí)施例涉及的天線的XZ平面中的剖視圖。
[0078] 圖53是本發(fā)明的第11實(shí)施例涉及的天線的XZ平面中的剖視圖。
[0079] 圖54是本發(fā)明的第12實(shí)施例涉及的天線的XZ平面中的剖視圖。
[0080] 圖55是本發(fā)明的第13實(shí)施例涉及的天線的透視圖。
[0081] 圖56是本發(fā)明的第13實(shí)施例的變形例涉及的天線的透視圖。
[0082] 圖57是本發(fā)明的第14實(shí)施例涉及的天線的俯視圖。
[0083] 圖58是本發(fā)明的第15實(shí)施例涉及的天線的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0084] 在此參照實(shí)證性的實(shí)施例說明本發(fā)明。并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，使用本發(fā)明的 內(nèi)容可構(gòu)成很多替代例，并且本發(fā)明不限于用于說明其目的的實(shí)施例。
[0085] 參照附圖對(duì)本發(fā)明涉及的波導(dǎo)構(gòu)造及印刷電路板進(jìn)行的以下說明中，將圖1中的 縱向方向作為基板的厚度方向。
[0086]1.第1實(shí)施方式
[0087] 參照?qǐng)D1及圖2說明本發(fā)明的第1實(shí)施例涉及的波導(dǎo)構(gòu)造。
[0088] 圖1表示第1實(shí)施例涉及的EBG構(gòu)造的剖視圖。圖2是第1實(shí)施例涉及的EBG構(gòu) 造的俯視圖，圖1是圖2的A-A方向剖視圖。
[0089] 第1實(shí)施例的EBG構(gòu)造（波導(dǎo)構(gòu)造）是平行平板型波導(dǎo)構(gòu)造，如圖1所示，具有： 在厚度方向上隔開間隔平行配置的第1、第2導(dǎo)體板1、2;和下述單位構(gòu)造3。單位構(gòu)造3具 有：傳送線路4,配置在和第1導(dǎo)體板1及第2導(dǎo)體板2不同的層上；和導(dǎo)體孔5,電連接傳 送線路4和第1導(dǎo)體板1。
[0090] 具體而言，EBG構(gòu)造中具有：第1電介質(zhì)層6、層疊在第1電介質(zhì)層6的厚度方向的 上表面上的第2電介質(zhì)層7,在第1電介質(zhì)層6的厚度方向的下表面配置第1導(dǎo)體板1，在 第1電介質(zhì)層6和第2電介質(zhì)